地球信息科学学报 ›› 2019, Vol. 21 ›› Issue (6): 969-982.doi: 10.12082/dqxxkx.2019.180536
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梁立1,2(), 李鑫杨3, 刘庆生1,*(
), 刘高焕1, 黄翀1, 李贺1
收稿日期:
2018-10-22
修回日期:
2019-01-24
出版日期:
2019-06-15
发布日期:
2019-06-15
通讯作者:
刘庆生
E-mail:liangl.16s@igsnrr.ac.cn;liuqs@lreis.ac.cn
作者简介:
作者简介:梁立(1994-),男,河南漯河人,硕士,研究方向为遥感和地理信息系统应用。E-mail:
基金资助:
Li LIANG1,2(), Xinyang LI3, Qingsheng LIU1,*(
), Gaohuan LIU1, Chong HUANG1, He LI1
Received:
2018-10-22
Revised:
2019-01-24
Online:
2019-06-15
Published:
2019-06-15
Contact:
Qingsheng LIU
E-mail:liangl.16s@igsnrr.ac.cn;liuqs@lreis.ac.cn
Supported by:
摘要:
北极城镇空间信息对于研究北极,认识北极,利用北极都有重要意义。本文以北极圈内的城市特罗姆瑟为例,使用Landsat影像、DMSP/OLS夜间灯光、ASTER-GDEM2数据,通过特征提取得到属于光谱特征、纹理特征、夜间灯光特征、地形特征等18个特征,识别最优特征组合后基于AdaBoost算法提取1990、2004、2016年研究区的城镇用地,并将提取结果与最大似然法进行了对比,在此基础上进行了扩张分析。研究结果表明:引入地形与夜间灯光特征都可以在光谱纹理特征的基础上提高提取精度。基于光谱与纹理特征得到的总体精度与kappa值分别为86.20%和0.68;加入地形特征后精度分别提高2.70%(OA)和6.21%(kappa);加入夜间灯光特征后精度分别提高2.10%和0.50;加入地形与夜间灯光特征精度分别提高3.70%和8.55%,因此光谱、纹理、地形与夜间灯光的组合是最优特征组合。通过最优特征组合进行AdaBoost城镇提取,比最大似然法对城镇的两分类总体精度高10%左右、kappa值高20%左右。计算结果显示,研究区城镇扩张强度为5.5×10-4左右,属于缓慢扩张;扩张的平均动态度水平为0.018,是全球水平(0.0325)的一半左右;2004-2016年的动态度水平低于1990-2004年的动态度水平,说明研究区目前由高速发展期向平稳发展期过渡。
梁立, 李鑫杨, 刘庆生, 刘高焕, 黄翀, 李贺. 基于多源遥感与地形信息的北极城镇用地信息提取[J]. 地球信息科学学报, 2019, 21(6): 969-982.DOI:10.12082/dqxxkx.2019.180536
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表2
光谱特征指数及计算方法"
光谱特征 | 公式 | 编号 | 说明 |
---|---|---|---|
归一化植被指数NDVI | (1) | 利用植被指数区分植被与城镇 | |
增强型植被指数EVI | (2) | 相较于NDVI,EVI对土壤背景变化敏感,能帮助区分稀疏植被与人造地表 | |
土壤调整植被指数SAVI | (3) | SAVI可以在研究区植被覆盖较低的地区降低土壤背景的影响,依旧作为NDVI指数对于区分植被与城镇的补充指标 | |
归一化水体指数NDWI | (4) | 用以区分水体与城镇 | |
归一化雪被指数NDSI | (5) | NDSI通过组合绿光波段 | |
归一化建筑指数NDBI | (6) | 最常用的城镇用地识别指标,城镇用地的 | |
归一化差值不透水面指数NDISI | (7) |
表3
纹理特征指数及计算方法"
纹理特征 | 公式 | 编号 | 说明 |
---|---|---|---|
均值 Mean | (8) | 帮助寻找突变区域,有利于零星居民点的提取 | |
协方差Variance | (9) | 显示突变程度,辅助均值信息排除干扰像元 | |
协同性Homogeneity | (10) | 协同性其大小表征纹理信息的同质性,HOM值若大表示指定窗口的图像灰度矩阵总体变化小,灰度均匀 | |
对比度Contrast | (11) | 其大小表征了影像清晰程度和局部纹理深与浅,及图像灰度差。CON值高表示指定窗口的图像灰度矩阵纹理深则显示出来的图像辨识度高 | |
相异性Dissimilarity | (12) | 相异性与对比度比较相似,表征了灰度差绝对值的大小,呈现线性趋势。CON越高则DIS越高 | |
熵Entropy | (13) | 熵表征了图像灰度均匀性,换句话说就是纹理的丰富程度,若局部图像的所有像元的灰度值相等,则无纹理信息,ENT=0;若指定窗口的图像灰度矩阵灰度变化大,则纹理信息丰富、纹理信息复杂则ENT越大 | |
角二阶矩Angular Second Moment | (14) | 角二阶距又名能量,是指定窗口的图像灰度矩阵灰度值的平方和,其表征了图像中纹理特征的粗与细。当ASM大时,纹理特征粗大,ASM小时,纹理特征细小 | |
相关性Correlation | (15) | 相关性表征了指定窗口的图像灰度矩阵像元值的相似性度量。图像中存在纹理信息的位置对应的COR值大于不存在纹理信息位置的COR值 |
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